Răspuns:
Rezolvarea propusă, pentru aflarea cantității de 2-butanol (C₄H₁₀O), care se obține practic, din 560 m³ (c.n.) de 1-butenă, în urma adiției de H₂O( catalizator H₂SO₄, ), cu randament de 80%:
η C₄H₁₀O= mp C₄H₁₀O.100% / mt C₄H₁₀O
mp C₄H₁₀O= mt C₄H₁₀O . η / 100%
unde:
mp=masa practic obținută de 2 -butanol cu randamentul de 80%=? kg, ce se cere în problemă
mt=masa teoretică de C₄H₁₀O, care se obține stoechiometric din 1 butenă, potrivit reacției chimice de adiție, cu un randament de 100%, adică se consumă toată alchena și nu sunt pierderi de fabricație=? kg, se va calcula din reacția chimică
η=randamentul de obținere a alcoolului, în condiții reale tehnologice=80%
Calcule
- calculăm masa teoretică de 2-butanol, obținută stoechiometric din 560 m³ (c.n=condiții normale de temperatură și presiune) de 1-butenă în reacția de adiție a apei, catalizată de H₂SO₄-soluție
Masa moleculară 2-butanol C₄H₁₀O=M = 4.AC+10.A H + A O= 4.12+10.1+16=74 kg/kmol (fiindcă avem volumul alchenei măsurat în m³)
Volum molar alchenă = 22,4 m³/ kmol
Rezultă mt de C₄H₁₀O egal cu:
560m³C₄H₈.......................................................mt C₄H₁₀O
CH₂=CH-CH₂-CH₃ + H-OH (H₂SO₄)→ CH₃-CH-CH₂-CH₃
I
OH
22,4 m³/kmol....................................................74kg/kmol
mt C₄H₁₀O = 560 .74 kg/ 22,4 =1850 kg
- calculăm masa practic obținută de 2-butanol C₄H₁₀O, cu randament de 80%:
m p 2-butanol C₄H₁₀O= 1850 kg .80%/100%=1480 kg
R: 1480 kg de 2 -butanol (C₄H₁₀O)
Explicație:
Reacția de adiție a apei la 1-butenă are loc, numai în prezența H₂SO₄, fiindcă apa nu este suficient de acidă, pentru a permite hidrogenului să acționeze ca un electrofil și să înceapă reacția. Prezența unei cantități mici de acid, permite unei molecule de apă să se adiționeze la dubla legătură cu respectarea legii lui Markovnikov.
Acidul cel mai utilizat în industrie, este soluția diluată de H₂SO₄. H₂SO₄ ionizează în soluție apoasă în ioni de hidroniu, care vor cataliza adiția. Un alt acid utilizat uneori la catalizarea acestei reacții este acidul tosil (TsOH).
H₂SO₄ se regenerează.
Reacția de adiție a apei la alchene se numește și hidroliza acida.
